淺地表地球物理勘探簡(jiǎn)稱近地表物探,用來(lái)探測(cè)處于埋藏深度較淺的勘探目標(biāo),主要是利用物探方法研究地下距地表相對(duì)較近的地質(zhì)構(gòu)造、礦產(chǎn)分布、建筑地基情況、地下水狀況及污染情況、古代和現(xiàn)代人造地下設(shè)施分布等。在現(xiàn)代社會(huì),隨著城市化的快速發(fā)展建設(shè)以及人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高,淺地表的具體狀況越來(lái)越受到人們的重視,而相應(yīng)的淺地表勘探技術(shù)也在飛速發(fā)展。其中頻率域電磁探測(cè)技術(shù)作為一種關(guān)鍵的探測(cè)方法,其原理是應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象,通過(guò)電磁發(fā)射機(jī)向地下發(fā)射多頻電磁波,地下異常體在這個(gè)交變磁場(chǎng)中就會(huì)產(chǎn)生二次感應(yīng)電流,同時(shí)這個(gè)二次感應(yīng)電流又會(huì)在空間中輻射出另一種交變磁場(chǎng),通過(guò)天線和接收機(jī)將這種二次場(chǎng)進(jìn)行采集,我們就會(huì)得到地下良導(dǎo)體的具體信息。本文參考了課題組已有的電磁探測(cè)系統(tǒng),并對(duì)比分析了國(guó)外的儀器研制現(xiàn)狀,針對(duì)進(jìn)一步提高頻率域電磁探測(cè)效果的情況,設(shè)計(jì)了基于諧波注入的頻率域電磁發(fā)射樣機(jī),并取得了良好的效果。本文的主要工作內(nèi)容如下:1、諧波注入策略的理論推導(dǎo)。改變傳統(tǒng)發(fā)射波形的設(shè)計(jì)思路,將正弦波與方波的各自優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合,既能保證波形平滑度,又能提升直流電壓利用率。在基波電壓幅值一定的基礎(chǔ)上,得到最高直流電壓利用率... 

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【部分圖文】：

淺地表頻率域電磁法探測(cè)原理示意圖

7純正弦波信號(hào)來(lái)作為輸出，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)現(xiàn)有的儀器設(shè)備采用的是逆變器產(chǎn)生方波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。圖2.3探測(cè)系統(tǒng)二次場(chǎng)接收波形圖通過(guò)現(xiàn)有探測(cè)系統(tǒng)二次場(chǎng)的接收波形（圖2.3）可以發(fā)現(xiàn)，在二次場(chǎng)接收的方波的上升沿和下降沿均有一個(gè)瞬時(shí)較大的波形過(guò)沖現(xiàn)象。但是在測(cè)量發(fā)射機(jī)輸出的電壓波形時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)，一次場(chǎng)所需的發(fā)射波形并沒(méi)有產(chǎn)生畸變。通過(guò)逐步分析系統(tǒng)各個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（2.1.2節(jié)），系統(tǒng)的天線為電感性線圈，而采用的發(fā)射波形為方波，方波逆變器輸出的則是進(jìn)行了波形混疊的方波交流電。式（2.3）為電感自感電動(dòng)勢(shì)公式，式中：u為電感在遇到電流突變時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與主電動(dòng)勢(shì)方向相反，因此在這里規(guī)定其為負(fù)值，L為電感性線圈的電感值大小，i為某一時(shí)刻電流大小，t為時(shí)間變量。dtdi=Lu…………………………………………（2.3）我們假設(shè)在理想情況下，在二次場(chǎng)接收的過(guò)程中波形過(guò)沖現(xiàn)象沒(méi)有發(fā)生，那么式（2.4）為理想二次場(chǎng)接收電壓波形，其中U為設(shè)定的電壓正負(fù)最大值，t為時(shí)間變量，T為一個(gè)時(shí)間周期，n為任意整數(shù)變量。+<<++<=nTntTUTntUUt)1()5.0()5.0(*）（………………（2.4）那么在實(shí)際情況下，電流方面與電壓方向相關(guān)聯(lián)，電感所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及感應(yīng)電流總是阻礙原電流的變化，也就是說(shuō)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與二次場(chǎng)接收的電壓波形變化完成后的電壓方向相反。在方波上升的時(shí)刻，式子（2.5）為實(shí)際

11圖2.43次諧波合成與基波對(duì)比波形圖通過(guò)小節(jié)2.2的公式推導(dǎo)可知，當(dāng)基波為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，向基波中只注入3次諧波的時(shí)候，只有相位角為0，3次諧波的幅值為基波幅值的1/6倍，才可以保證最大的直流電壓利用率。圖2.4為利用諧波注入法合成的馬蹄波與標(biāo)準(zhǔn)正弦波對(duì)比圖，雖然馬鞍波的幅值只有0.88V，小于標(biāo)準(zhǔn)正弦波幅值1V，但是通過(guò)直流電壓利用率計(jì)算后得到的馬鞍波的直流電壓利用率卻可以達(dá)到1.154，而標(biāo)準(zhǔn)正弦波的直流電壓利用率等于它的調(diào)制比只有1，進(jìn)一步嘗試將更高次的諧波加入到標(biāo)準(zhǔn)正弦波當(dāng)中。圖2.5高次諧波合成對(duì)比波形圖如圖2.5所示，各曲線分別為3次諧波合成，5次諧波合成以及7次諧波合成的波形曲線，為了對(duì)比明顯，我們?nèi)「鱾�(gè)波形公式如式（2.16），其中y1、y2、y3

【參考文獻(xiàn)】：
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